Question

氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用．請(qǐng)回答：
（1）如圖是1molN₂和3molH₂反應(yīng)生成2molNH₃過(guò)程中能量變化示意圖，該反應(yīng)為

 

 （填“放熱反應(yīng)”或“吸熱反應(yīng)”），其活化能為

 

KJ/mol
（2）在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g），其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度t 的關(guān)系如下表：

t/K	298	398	498	…
K/（mol?L-1）2	4.1×106	K1	K2	…

完成下列問(wèn)題：
①比較K₁、K₂的大�。篕₁

 

K₂（填“＞”、“=”或“＜”）；
②判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是

 

（填序號(hào)）；
A．2v（H₂）_（正）=3v（NH₃）_（逆）    B．2v（N₂）_（正）=v（H₂）_（逆）
C．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變    D．混合氣體的密度保持不變
（3）NH₄Cl水溶液呈酸性，其原因是（用離子方程式表示）

 

；NH₄Cl水溶液中所含離子濃度按由大到小

 

．
（4）在一定溫度下，向容積不變（始終為10L）的密閉容器中加入2mol N₂、8mol H₂及固體催化劑．10分鐘后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)變?yōu)槠鹗嫉?0%，此時(shí)氨氣的體積分?jǐn)?shù)為

 

，用氮?dú)獗硎镜姆磻?yīng)速率為

 

．若想提高氨氣的產(chǎn)率，根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理，請(qǐng)?zhí)岢龊侠淼慕ㄗh：

 

（5）在上述相同條件下，若起始時(shí)加入4mol NH₃、2mol H₂及固體催化劑，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí) NH₃的體積分?jǐn)?shù)比（3）中

 

（填“大”、“小”或“相等”）．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡的計(jì)算,鹽類(lèi)水解的應(yīng)用,離子濃度大小的比較

專(zhuān)題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專(zhuān)題,鹽類(lèi)的水解專(zhuān)題

分析：（1）反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，則反應(yīng)是放熱反應(yīng)；活化能=E₁-E₂；
（2）①該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)減小；
②當(dāng)反應(yīng)前后改變的物理量不變時(shí)，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；
（3）氯化銨是強(qiáng)酸弱堿鹽，銨根離子水解導(dǎo)致溶液呈堿性，氯離子不水解，銨根離子水解程度較小，據(jù)此確定溶液中離子濃度大��；
（4）同一溫度下，同一容器中，氣體的物質(zhì)的量之比等于其壓強(qiáng)之比，則平衡狀態(tài)混合氣體的物質(zhì)的量=（2+8）mol×80%=8mol，反應(yīng)中減少的物質(zhì)的量等于氨氣的物質(zhì)的量，所以n（NH₃）=（2+8）mol×（1-80%）=2mol，據(jù)此計(jì)算氨氣的體積分?jǐn)?shù)；
根據(jù)v=

△n V

△t

計(jì)算氮?dú)夥磻?yīng)速率；
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，要提高氨氣產(chǎn)率，則平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，可以通過(guò)改變溫度、壓強(qiáng)、氣體的濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)；
（5）將氨氣完全轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂蜌錃�，則氮?dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量分別與（3）中氮?dú)狻�氫氣的物質(zhì)的量相等，所以?xún)蓚�(gè)體系是等效平衡，平衡時(shí)兩個(gè)容器中氨氣的體積分?jǐn)?shù)相等．

解答： 解：（1）根據(jù)圖象知，反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，其活化能═E₁-E₂=bkJ/mol-akJ/mol=（b-a）kJ/mol，
故答案為：放熱反應(yīng)；b-a；
（2）①該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則其平衡常數(shù)減小，所以K₁＞K₂，故答案為：＞；
②A．2v（H₂）_（正）=3v（NH₃）_（逆）時(shí)，氫氣的正逆反應(yīng)速率相等，則該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
B．3v（N₂）_（正）=v（H₂）_（逆）時(shí)該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，當(dāng)2v（N₂）_（正）=v（H₂）_（逆）時(shí)該反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
C．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變時(shí)，平衡體系中各物質(zhì)的含量不變，則該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
D．無(wú)論該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，混合氣體的密度始終保持不變，所以不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
故選AC；
（3）氯化銨是強(qiáng)酸弱堿鹽，銨根離子水解導(dǎo)致溶液呈酸性，水解方程式為NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，鈉離子不水解，銨根離子水解程度較小，所以該溶液中離子濃度大小順序是C（Cl^-）＞C（NH₄⁺）＞C（H⁺）＞C（OH^-），故答案為：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；C（Cl^-）＞C（NH₄⁺）＞C（H⁺）＞C（OH^-）；
（4）同一溫度下，同一容器中，氣體的物質(zhì)的量之比等于其壓強(qiáng)之比，則平衡狀態(tài)混合氣體的物質(zhì)的量=（2+8）mol×80%=8mol，反應(yīng)中減少的物質(zhì)的量等于氨氣的物質(zhì)的量，所以n（NH₃）=（2+8）mol×（1-80%）=2mol，氨氣的體積分?jǐn)?shù)=氨氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=

2mol

8mol

×100%=25%；
參加反應(yīng)的n（N₂）=

1

2

n（NH₃）=

1

2

×2mol=1mol，
氮?dú)獾姆磻?yīng)速率v=

△n V

△t

=

1mol 10L

10min

=0.01mol/（L．min）；
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積減小、放熱的可逆反應(yīng)，要提供氨氣產(chǎn)率，則平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，可以通過(guò)降低溫度、增大壓強(qiáng)、增大氫氣或氮?dú)鉂舛�、減小氨氣濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)，
故答案為：25%；0.01mol/（L?min）；增大氫氣濃度、增大氮?dú)鉂舛�、降溫、增大壓�?qiáng)或及時(shí)轉(zhuǎn)移走生成的氨；
（5）將氨氣完全轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂蜌錃猓�氮�(dú)獾奈镔|(zhì)的量為2mol、氫氣的物質(zhì)的量為8mol，則氮?dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量分別與（3）中氮?dú)�、氫氣的物質(zhì)的量相等，所以?xún)蓚�(gè)體系是等效平衡，平衡時(shí)兩個(gè)容器中氨氣的體積分?jǐn)?shù)相等相等，故答案為：相等．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡的有關(guān)知識(shí)，涉及離子濃度大小比較、等效平衡、化學(xué)平衡移動(dòng)、反應(yīng)速率計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)、反應(yīng)特點(diǎn)、等效平衡特點(diǎn)等知識(shí)點(diǎn)來(lái)分析解答，這些知識(shí)點(diǎn)都是考試熱點(diǎn)，熟練掌握基礎(chǔ)知識(shí)，題目難度中等．